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Abstract:
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A Fabricação por Filamentos Fundidos (FFF) expandiu as relações entre diferentes
níveis de usuários e a Impressão 3D por extrusão, através de equipamentos de baixo
custo e código aberto, somados a um conceito de “open material”. Este último consiste
na capacidade das impressoras em operarem com materiais de diferentes fornecedores,
o que garantiu, além da liberdade de escolha e a redução de custo, o acesso a um vasto
catálogo de filamentos termoplásticos, incluindo os compósitos. A incorporação de
cargas na composição dos filamentos vem aumentando a aplicabilidade da tecnologia
FFF, seja na produção de modelos estéticos ou de peças com diferentes propriedades
tecnológicas. Em contrapartida, os benefícios das alterações na composição dos
polímeros conflitam com a pouca informação dos fabricantes sobre a capacidade de
impressão dos materiais, ocasionado, muitas vezes, problemas na qualidade final dos
produtos. Diante deste cenário, foi realizado um estudo para avaliar a influência de três
tipos de cargas (cimento, fibra de carbono e elemento condutor de eletricidade) nas
propriedades térmicas, químicas, mecânicas à tração, densidade e porosidade de
amostras impressas em filamentos comerciais compósitos com matriz de Poli(ácido
lático) (PLA). Os resultados dessas análises foram comparados com as respostas obtidas
com um grupo controle fabricado em PLA/Natural. Todas as amostras foram impressas
em condições isoparamétricas. Portanto, nas propriedades térmicas no quesito de
temperatura de fusão e temperatura de transição vítrea, os filamentos não apresentaram
grandes variações para estas diferentes cargas. Com relação ao grau de cristalinidade,
o filamento natural apresentou os melhores resultados, seguido do PLA/Condutor. Este
por sua vez, apresentou um percentual maior de aditivos na sua composição. As
diferentes cargas mostraram pouca interferência na variação das propriedades térmicas
e viscoelásticas, densidade e porosidade das peças. Por outro lado, afetaram de forma
significativa o comportamento mecânico. O filamento com carga de cimento apresentou
melhores resultados relacionados às propriedades mecânicas, com respostas próximas
ao natural, e valores de tensão máxima à tração e módulo de Young, respectivamente,
três e duas vezes maiores que os alcançados nas peças com PLA/Condutor, estas com os
piores resultados. Evidências mostram a necessidade de uma parametrização própria
para cada filamento em função das suas cargas, independente se o polímero base é o
mesmo, já que é possível que os aditivos alterem as propriedades térmicas e reológicas
dos materiais, afetando, portanto, a estabilidade do processo de extrusão e deposição.
Para mais, os tipos de cargas podem gerar porosidades internas nos filamentos
depositados, fragilizando as estruturas, além de modificarem os fenômenos interfaciais
entre e dentro das camadas, afetando as forças de adesão entre as varreduras impressas. |
